传感器组网的关键技术

传感器组网是协同作战的关键技术,从作战的动态过程角度看,传感器组网是以特定战术任务为目标,在通信技术和计算机技术支持下的战术决策。从完成特定战术任务的能力角度看,传感器管理技术、通信技术、信息融合技术以及计算机技术是影响传感器网络性能的关键因素。     

多传感器优化分配数学模型及其求解

当传感器资源有限而同时又有多个目标存在时,利用最大信息增益准则,在目标身份和目标优先级确定的基础上,将传感器的优化分配问题转化为指派问题进行求解,并对算法进行了仿真实验。     

被动声传感器网络模拟器的设计与实现

现代雷达防空体系对低空/超低空飞行目标的探测仍然是其弱点之一.被动声传感器网络数据融合理论和技术的快速发展,给这类目标的探测、识别和定位跟踪提供了新的方法.在对被动声传感器工作原理、目标运动模型和方位角检测模型分析的基础上,给出了一种被动声传感器网络模拟器的设计思路,同时给出了其软件平台的实现方法.模拟器考虑了大气环境因素的影响和传感器对目标探测的实时处理能力的要求,产生的仿真数据能够较好地逼近真实数据,为被动声传感器数据融合算法的研究提供了强有力的数据支持.     

基于改进DS理论多周期数据融合的目标识别方法

为了应对复杂战场环境下信息不确定性及证据冲突造成目标识别困难的问题,解决配准关联错误及应答欺骗产生的误识别问题,减小融合算法对先验数据的依赖,提出了一种基于改进DS证据理论的多周期多传感器数据融合方法以实现高效的战场目标识别。方法采用4个层级,两个方面的多传感器数据融合结构,在改进DS证据理论处理性能的同时,充分利用多个周期识别结果的融合实现最终目标识别。仿真结果表明,该方法在提高目标识别准确性的同时,能够有效解决目标密集和应答欺骗造成的目标误识别问题。     

在轨服务航天器任务指派问题

一个在轨服务可有多种服务选择,必须进行合理的任务指派。首先求解服务航天器满足燃耗约束下的可达区域,筛选出满足可达范围要求的目标航天器。然后,以任务执行时间、燃料消耗和航天器服务优先级为优化目标,研究多目标的任务指派问题。通过设计决策变量,考虑时间、燃耗等约束,建立了基于0-1整数规划的任务模型,采用NSGA-Ⅱ算法,求得问题的Pareto最优集,得到多组可供任务设计者选择自己偏好的折中方案。文章给出了两个多目标优化的仿真算例,算例一给出了任务指派的一般研究结论,算例二对比了另外一种算法：分层-加权法。仿真结果表明利用文章给出的方法可以较好地解决多目标下在轨服务任务指派问题。     

水声传感器信息处理技术

水声传感器信息融合是为潜艇、水面舰艇提供完整、准确、清晰战术态势的关键技术。结合各类声纳的特点,研究数据互联,水下被动定位与跟踪算法,纯方位系统的可观测性,跟踪坐标系的选择以及机动目标跟踪,是解决水声传感器信息处理的关键。首先对前人在这些方面的工作进行了总结和评述,然后根据现代海战的战术背景分析了水声传感器信息处理存在的一些技术难点和值得进一步研究的问题。     

一种基于Multi—Agent协作的战场传感器网络数据融合架构

本文着眼于战场传感器网络数据融合问题,分析了数据融合的难点与需求,提出了基于多主体协作的Sentinel-Agent数据融合架构和融合校验模型,并对移动Agent任务规划进行了详细研究。     

基于多智能体的传感器网络协同目标跟踪技术研究

针对传感器网络中的协同目标跟踪问题,分析了基于多智能体理论的分布式协同策略,提出了一种基于动态联盟的传感器网络协同目标跟踪框架,分析了系统中的智能体构成,提出了联盟中基于贝叶斯估计的Manage Agent的数据融合算法,讨论了Manage Agent的选举算法。理论分析表明,多智能体理论能够较好地适用于传感器网络的协同目标跟踪问题。     

基于多传感器径向速度测量的目标跟踪方法

针对基于位置信息的目标跟踪在初始跟踪和运动模型变化阶段航向估计精度低的情况,利用传感器径向速度测量精度较高的特性,提出了一种基于多传感器径向速度测量的目标跟踪方法,解决数据更新周期长、定位精度低情况下目标跟踪的精度问题。仿真实验证明采用文中所提方法对跟踪精度有较大的提高。     

用多维数据互联的有效多传感器融合

本文介绍多目标跟踪的用多维数据互联的多传感器融合算法的发展。这项工作是受大规模监视问题的推动,在这种监视问题中,来自具有不同采样间隔(电子扫描阵(ESA)雷达)的异步传感器观察值用于集中式融合。用多维分配的多传感器融合的综合,对于由分配算法处理的S个表,除了“传感器宽度”外,还要使“时间层次”最大化。在有S个传感器的情况下,将来自最近到达的S-1个帧的量测值与已经建立的航迹互联的标准方法可能有零时间层次。对于S维数据互联(S≥3),所介绍的新技术保证最大效率,即对于没有损失融合重叠传感器的每一个传感器,保证最大时间层次(S-1)。使用滑窗(长度为S)技术,在每一个量测帧之后更新估计。对于使用具有多维分配数据互联的多传感器融合,该算法提供多目标跟踪的自动航迹形成、保持和结束的系统方法。对于一个大规模空对地目标跟踪问题,介绍了使用模拟数据的估计结果。     

单总线智能型温度传感器的应用研究

针对比较复杂而重要的电子装置或系统在运行时 ,由于元器件等的发热可能引起整个装置甚至系统瘫痪的问题 ,研究了应用单总线智能型温度传感器 ,对装置实施随机温度检测和越限报警 ,给出了温度传感器测温系统原理图及原理电路图 ,并对相关的几个问题进行了讨论 .     

红外/雷达传感器协同跟踪算法研究

通常情况下 ,主动传感器在检测到目标之前就暴露了携带它的飞行器 ,因此 ,在作战环境下 ,限制主动检测设备的使用是必要的。被动传感器工作时具有隐蔽性 ,在现代军事跟踪系统中起着重要作用。研究了红外 /雷达的协同跟踪 ,以满足跟踪精度和隐蔽性双重要求     

A case study in bio-inspired engineering design: defense applications of exoskeletal sensors

As part of a bio-inspired design process, the authors examine exoskeletal sensors found in insects and their potential application to armor and hardened buildings. In this way, the outer hardening of a structure or vehicle would not limit the ability of occupants to arrive at an actionable picture of the outer environment. To this end, various sensor modalities employed by insects are compared and contrasted with their current human-engineered equivalents. In several sensing modalities, biosensors perform better, are smaller, and more energy efficient than human-engineered equivalents. They note that biological designs tend to employ non-linear response to signal amplitude and respond with heightened sensitivity over a greater dynamic range of signals than human-engineered sensors. The insect biological sensors have structural and mechanical innovations that preserve the protective capacity of the exoskeleton.     

基于神经网络信息融合技术的卫星定姿算法

姿态确定系统是卫星姿态控制系统中的重要组成部分,卫星姿态确定的精度直接影响卫星控制精度.为得到高姿态精度,针对由惯性测量单元(Inertial Measurement Unit),红外地平仪和太阳敏感器组成的卫星姿态确定系统,分别采用BP网络算法和径向基(RBF)网络算法对不同的姿态敏感器的输出数据进行融合,并用STK(Satellite Tool Kit)数据进行了仿真.仿真分析结果表明这两种学习算法均可以提高卫星定姿精度,相对而言,RBF网络无论是精度上还是收敛速度上均优于BP网络.     

Optimization of steerable sensor network for threat detection

A Markov chain approach to detecting a threat in a given surveillance zone by a network of steerable sensors is presented. The network has a finite number of predetermined states, and transition from one state to another follows a Markov chain. Under the assumption that the threat avoids detection, two game theoretic problems for finding an optimal Markov chain (two surveillance strategies) are formulated: the first maximizes the probability of threat detection for two consecutive detection periods, whereas the second minimizes the average time of detection for the worst‐case threat's trajectory. Both problems are reduced to linear programming, and special techniques are suggested to solve them. For a dynamic environment with moving noise sources, the optimal Markov chain changes at each detection period, and the rate of convergence of the Markov chain to its stationary distribution is analyzed. Both surveillance strategies are tested in numerical experiments and compared one with another. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics, 2011     

基于WSID网络的装备管理系统设计与实现

针对野外驻训或战场上的装备管理不便问题,文中设计并实现了一种基于WSID(Wireless SensorIDentification)网络的装备管理系统,该系统利用融合了RFID技术的无线传感器网络,在任何时间任何地点快速部署多个传感器节点,迅速地建立起装备临时管理系统,灵活、便捷和有效。实验结果表明,该系统能够通过WSID网络对出入库配备ID标签的装备实行有效的管理。     

基于非合作博弈的栅栏信息覆盖虚拟节点组合算法

邻近节点通过协作感知和信息融合组成虚拟节点,能够增加信息覆盖栅栏长度.基于非合作博弈模型,设计了一种完全分布式的虚拟节点组合算法DVSF算法.DVSF算法面向栅栏信息覆盖应用,以尽量增加整个网络的信息覆盖栅栏长度为目标,将合适的邻近节点组合成虚拟节点,提升了整个网络的栅栏信息覆盖性能.仿真实验验证了DVSF算法的有效性...     

基于CC253O的烟雾传感器节点设计与实现

随着社会发展对消防安全的要求越来越高,实时地采集传输监测数据变得至关重要Ⅲ。本文针对现存的烟雾传感器节点可靠性差、准确率低、电路复杂,不易组网,并且在很多特定区域无法安装等问题,提出了基于CC2530的烟雾监测节点设计方案,并完成了以CC2530射频芯片为核心的烟雾传感器节点的硬、软件设计。实验测试证明,该节点满足无线消防监测系统的需要,具有高可靠性、低功耗以及低成本的特点,有着较好的应用前景。     

基于分布搜索的传感器指示交接协商机制

针对传感器指示交接技术中"指示任务怎样执行"的问题,根据指示交接的实际过程,研究了多传感器针对多个协作任务怎样进行更好调度的问题,提出了基于分布搜索的多维协商机制。通过协商函数的迭代更新,不断寻找综合效用最大的传感器调度策略,优化了指示交接过程中多传感器多任务调度过程。实例仿真结果表明,所提方法合理、有效,提高了传感器协作的效率,为指示交接的深入研究奠定了基础。     

传感器信号调理电路设计

通过对PWM原理的论述及误差分析得知,采用PWM电路可提高传感器测量系统的精度和可靠性,具有较强的抗干扰能力,且降低了成本。